SAR—合成孔径雷达 (Synthetic Aperture Radar)

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,简称SAR)是一种主动式的对地观测系统,可安装在飞机、卫星、宇宙飞船等飞行平台上,全天时、全天候对地实施观测、并具有一定的地表穿透能力。因此,SAR系统在灾害监测、环境监测、海洋监测、资源勘查、农作物估产、测绘和军事等方面的应用上具有独特的优势,可发挥其他遥感手段难以发挥的作用,因此越来越受到世界各国的重视。

SAR是利用合成孔径原理,实现高分辨的微波成像,具备全天时、全天候、高分辨、大幅宽等多种特点,最初主要是机载、星载平台,随着技术的发展,出现了弹载、地基SAR、无人机SAR、临近空间平台SAR、手持式设备等多种形式平台搭载的合成孔径雷达,广泛用于军事、民用领域。

合成孔径雷达SAR原理可简单描述为:用一个小天线作为单个辐射单元,将此单元沿一直线不断移动,在不同位置上接收同一地物的回波信号并进行相关解调压缩处理。一个小天线通过“运动”方式就合成一个等效“大天线”,这样可以得到较高的方位向分辨率,同时方位向分辨率与距离无关。如此SAR安装在卫星平台上即可以获取较高分辨率的SAR图像。
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重要参数

  • 分辨率

SAR图像分辨率包括距离向分辨率(Range Resolution)和方位向分辨率(Azimuth Resolution)。

  • 极化方式

雷达发射的能量脉冲的电场矢量,可以在垂直或水平面内被偏振。无论哪个波长,雷达信号可以传送水平(H)或者垂直(V)电场矢量。接收水平(H)或者垂直(V)或者两者的返回信号。雷达遥感系统常用四种极化方式:HHVVHVVH。前两者为同向极化,后两者为异向(交叉)极化。

极化是微波的一个突出特点,极化方式不同返回的图像信息也不同。返回同极化(HH或者VV)信号的基本物理过程类似准镜面反射,比如,平静的水面显示黑色。交叉极化(HV或者VH)一般返回的信号较弱,常受不同反射源影响,如粗糙表面等。

  • 入射角(Incidence Angle

入射角也叫视角,是雷达波束与垂直表面直线之间的夹角。微波与表面的相互作用是非常复杂的,不同的角度区域会产生不同的反射。低入射角通常返回较强的信号,随着入射角增加,返回信号逐渐减弱。根据雷达距离地表高度的情况,入射角会随着近距离到远距离的改变而改变,依次影响成像几何。


 


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